JPWO2016147492A1 - 電力用回路装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ノイズの発生源としては、インバータなどの半導体による電気的スイッチ、各種モータ類での微小な放電などがあり、ノイズ対策として、ノイズの発生源での発生エネルギーを弱くすることおよびノイズの伝達経路において、伝達されにくくすることが行われている。
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、コモンモードコイルの両端に対地コンデンサを備えた場合でも、負荷から金属筺体に流れ出るノイズの系統電源への伝搬量を抑制できる電力用回路装置を得ることを目的としている。
以下、この発明の実施の形態1について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による電力用回路装置1を示す回路図で、この図1では、電力用回路装置1に接続される系統電源100および負荷6を含めて図示している。図2は、この発明の実施の形態1による電力用回路装置1を示す斜視図であり、ここでは、系統電源100を図示していない。図3は、この発明の実施の形態1による電力用回路装置1の整流回路4、昇圧回路10、インバータ5の部分の側面図である。
この構成によって、整流回路4から、昇圧回路10を含む第1配線7、インバータ5、出力配線23、負荷6、接地線端子22a、接地線22、導電板21、およびバイパス用コンデンサ20によってノイズループ15が形成されることになる。
また、接地線22は、電力用回路装置1と負荷6を結ぶシールド線のシールドでも良い。この構成により、インバータ5および昇圧回路10から負荷6の浮遊容量を介して金属筺体9に流れるノイズを回収できるノイズループ15を形成して、負荷6の浮遊容量を介して金属筺体9に流れ出るノイズの系統電源100への伝搬量を抑制できるだけでなく、出力配線23と負荷6を繋ぐケーブルから放射するノイズも抑制することが可能となる。
また、電解コンデンサのように高さのある部品を用い、かつ、整流回路4とインバータ5を回路基板11の裏面側、すなわち、電解コンデンサが設けられた面とは逆側に配置した場合、図4および図5のように導電板21を、回路基板11に対してヒートシンク30と同じ側に配置された第1の導電板21aと、回路基板11に対してヒートシンク30と逆側に配置された第2の導電板21bから構成し、第1の導電板21aと第2の導電板21bを、ビアホール31で接続された構成にしても良い。
また、図6のように、導電板21に対して第1配線7と第2配線8とが両側から挟みこむように配置して、サンドイッチ構造としても良い。この場合においても、整流回路4の正極側と第1配線7とが接続され、整流回路4の負極側と第2配線8とが接続され、インバータ5の正極側と第1配線7とが接続されており、インバータ5の負極側と第2配線8とが接続されている。さらに同様に、電解コンデンサの正極側と第1配線7とが繋がれており、電解コンデンサの負極側と第2配線8とが繋がれている。
また、実施の形態1から実施の形態3においては、ヒートシンク30が金属筺体9に非接地の場合を示しているが、図7のように、ヒートシンク30が金属筺体9に接地されていても良い。ヒートシンク30と金属筺体9の接地の箇所とは負荷6と金属筺体9との接触箇所の近傍に1箇所でおこなうことが望ましい。また、ヒートシンク30と導電板21の接地は、導電板21から整流回路4もしくはインバータ5を介してヒートシンク30へ、金属製のネジや固定具などで止めることで実現できる。
図8は、この発明の実施の形態5による電力用回路装置1を示す回路図である。図9は、この発明の実施の形態5による電力用回路装置1を示す斜視図である。図8および図9に示すように、この電力用回路装置1においては、コモンモードコイル2の両端に対地コンデンサ3が配置され、コモンモードコイル2の片側は、系統電源100に繋がっており、もう一方は整流回路4に繋がっている。整流回路4は、昇圧回路10に繋がっている。昇圧回路10は、電解コンデンサを介してインバータ5に繋がっており、整流回路4および昇圧回路10、インバータ5の正極側は、第1配線7を形成し、一方、負極側は、第2配線8を形成している。インバータ5は、負荷6に接続され、負荷6の電線は、浮遊容量を介して金属筺体9に繋がっている。負荷6は、接地線端子22aを介して導電板21と繋がれており、昇圧回路10のインバータ5側と導電板21は、バイパス用コンデンサ20で繋がれている。整流回路4およびインバータ5の放熱のためにヒートシンク30が設けられており、ヒートシンク30および導電板21は、整流回路4およびインバータ5の配置とは異なった回路基板11の面に配置されている。
なお、ノイズループ15は、インバータ5、インバータ5と負荷6とをつなぐ電線、負荷6、負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、接地線22、導電板21、バイパス用コンデンサ20、インバータ5で形成される。なお、図8では、第1配線7を通るループを記載したが、ノイズループは第2配線8を通るループでも良い。
また、実施の形態2では整流回路4よりも系統電源100側にバイパスコンデンサ20が繋がれている場合について述べたが、昇圧回路10のインバータ5側と導電板21がバイパス用コンデンサ20で繋がれている場合は、次のように実施できる。
すなわち、電解コンデンサのように高さのある部品を用い、かつ、整流回路4とインバータ5を、回路基板11の、電解コンデンサとは異なる面に配置した場合、図10のように導電板21を、電解コンデンサと同じ側に配置する構成にする。
この構成によれば、電解コンデンサのように高さのある部品を用い、かつ、整流回路4とインバータ5を電解コンデンサとは異なった面に配置した場合でも、ノイズループ15を形成することができる。
また、実施の形態3では整流回路4よりも系統電源100側にバイパスコンデンサ20が繋がれている場合について述べたが、昇圧回路10のインバータ5側と導電板21がバイパス用コンデンサ20で繋がれている場合は、次のように実施できる。
すなわち、図11のように、第1配線7と第2配線8とを導電板21に対して両側から挟みこむように配置したサンドイッチ構造とする。この構造では、インバータ5の正極側と第1配線7とが繋がれており、インバータ5の負極側と第2配線8とが繋がれている。さらに同様に、電解コンデンサの正極側と第1配線7とが繋がれており、電解コンデンサの負極側と第2配線8とが繋がれている。
また、実施の形態5から実施の形態7では、ヒートシンク30が金属筺体9に非接地の場合について述べたが、実施の形態4の図7で示したと同様に、図12のようにヒートシンク30を金属筺体9に接地するようにしても良い。ヒートシンク30と金属筺体9の接地の箇所は負荷6と金属筺体9の接触箇所の近傍に1箇所でおこなうことが望ましい。また、ヒートシンク30と導電板21の接地は導電板21から整流回路4もしくはインバータ5を介してヒートシンクへ、金属製のネジや固定具などで止めることで実現できる。
図13は、この発明の実施の形態6による電力用回路装置1を示す回路図である。図13に示すように、この電力用回路装置1において、図8に示した金属筺体9は、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bに分かれている。第1金属筺体9aおよび第2金属筺体9bは、電気的に接続されておらず、第2金属筺体9bは接地線端子22aに接続されている。
なお、ノイズループ16は、インバータ5、インバータ5と負荷6とをつなぐ電線、負荷6、負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、バイパス用コンデンサ20、インバータ5で形成される。
なお、図13では、第1配線7を通るループを記載したが、ノイズループ16は、第2配線8を通るループでも良い。また、バイパス用コンデンサ20が整流回路4のインバータ5側に配置されても良く、この場合、ノイズループ16は、インバータ5、インバータ5と負荷6とをつなぐ電線、負荷6、負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、バイパス用コンデンサ20、インバータ5で形成される。
また、図13では電力用回路装置1の下に第1金属筺体9aと第2金属筺体9bとが設置されている図を示したが、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bは電力用回路装置1を囲んでいても良い。
図13では第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが電気的に接続されていない場合を示したが、図14のように導電板21と第1金属筺体9aがインダクタ32で繋がれていて、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されていても良い。この場合、インダクタ32の値は、ノイズループ16よりもノイズループ17が高いインピーダンスとなるよう、決定される。
なお、図14では、第1配線7を通るループを記載したが、ノイズループは、第2配線8を通るループでも良い。また、バイパス用コンデンサ20が整流回路4のインバータ5側に配置されても良く、この場合、ノイズループ16は、インバータ5、インバータ5と負荷6とをつなぐ電線、負荷6、負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、バイパス用コンデンサ20、インバータ5で形成される。
なお、接地線22は、電力用回路装置1と負荷6を結ぶシールド線のシールドでも良い。
なお、図14では電力用回路装置1の下に第1金属筺体9aと第2金属筺体9bとが設置されている図を示したが、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bは、電力用回路装置1を囲んでいても良い。
図13では第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが電気的に接続されていない場合を示したが、図15のように導電板21と第1金属筺体9aが抵抗33で繋がれていて、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されていても良い。この場合、抵抗33の値は、実施の形態7において図14で示したようにノイズループ16よりもノイズループ17が高いインピーダンスとなるよう、決定される。
図16は、この発明の実施の形態8による電力用回路装置1を示す回路図である。導電板21と第1金属筺体9aが第1インダクタ34で繋がれていて、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されており、さらに第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが第2インダクタ35によって接続されている。なお、バイパス用コンデンサ20が整流回路4のインバータ5側に配置されても良い。
このように電力用回路装置1を構成することにより、コモンモードコイル2の両端に対地コンデンサ3を設けて減衰量を増大させようとした場合に、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、または、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、第2インダクタ35を介して第1金属筺体9aおよび系統電源100へ流れ出るノイズの伝搬量を抑制できる。
また、実施の形態9においては、ヒートシンク30が金属筺体9に非接地の場合を示しているが、ヒートシンク30が第1金属筺体9aもしくは第2金属筺体9bに接地されていても良い。ヒートシンク30と第1金属筺体9aもしくは第2金属筺体9bの接地の箇所とは負荷6と第1金属筺体9aもしくは第2金属筺体9bとの接触箇所の近傍に1箇所でおこなうことが望ましい。また、ヒートシンク30と導電板21の接地は、導電板21から整流回路4もしくはインバータ5を介してヒートシンク30へ、金属製のネジや固定具などで止めることで実現できる。
図16では導電板21と第1金属筺体9aが第1インダクタ34で接続されている場合を示したが、図17のように導電板21と第1金属筺体9aが抵抗33で接続され、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bがインダクタで接続され、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されていても良い。
このように電力用回路装置1を構成することにより、コモンモードコイル2の両端に対地コンデンサ3を設けて減衰量を増大させようとした場合に、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、または、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、インダクタ36を介して第1金属筺体9aおよび系統電源100へ流れ出るノイズの伝搬量を抑制できる。
図16では第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが第2インダクタ35で接続されている場合を示したが、図18のように導電板21と第1金属筺体9aがインダクタ32で接続され、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが抵抗37で接続され、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されていても良い。
このように電力用回路装置1を構成することにより、コモンモードコイル2の両端に対地コンデンサ3を設けて減衰量を増大させようとした場合に、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、または、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、抵抗37を介して第1金属筺体9aおよび系統電源100へ流れ出るノイズの伝搬量を抑制できる。
図16では第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが第2インダクタ35で接続されており、導電板21と第1金属筺体9aが第1インダクタ34で接続されている場合を示したが、図19のように導電板21と第1金属筺体9aが第1抵抗38で接続され、第1金属筺体9aと第2金属筺体9bが第2抵抗39で接続され、導電板21と第2金属筺体9bが接地線22で接続されていても良い。
このように電力用回路装置1を構成することにより、コモンモードコイル2の両端に対地コンデンサ3を設けて減衰量を増大させようとした場合に、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、接地線22、導電板21、または、昇圧回路10およびインバータ5から負荷6の浮遊容量、接地線端子22a、第2金属筺体9b、第2抵抗39を介して第1金属筺体9aおよび系統電源100へ流れ出るノイズの伝搬量を抑制できる。
Claims (14)
- 整流回路、インバータ、前記整流回路の正極側と前記インバータを接続する第1配線、前記整流回路の負極側と前記インバータを接続する第2配線、前記インバータの出力端子に接続される負荷を接地電位に接続し得る接地線端子、および前記第1配線または前記第2配線の少なくとも一方と前記接地線端子とを接続する導電板によってノイズループを形成したことを特徴とする電力用回路装置。
- 金属筺体を備え、前記金属筺体は前記接地線端子に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電力用回路装置。
- 前記第1配線または前記第2配線と前記導電板とがバイパス用コンデンサを介して接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力用回路装置。
- 前記整流回路の入力側にコモンモードコイルを備え、前記バイパス用コンデンサは、前記整流回路と前記コモンモードコイルの間に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電力用回路装置。
- 前記バイパス用コンデンサは、前記整流回路と前記インバータの間に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電力用回路装置。
- 前記接地線端子には接地線が接続され、前記接地線がシールド線であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記金属筺体は、第1金属筺体と第2金属筺体に分かれており、前記第1金属筺体は、前記導電板および前記第2金属筺体と電気的に接続されていないことを特徴とする請求項2、4から6のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記金属筺体は、第1金属筺体と第2金属筺体に分かれており、前記第1金属筺体は、前記整流回路と前記コモンモードコイルの間でインダクタによって接続され、前記第2金属筺体は、前記接地線端子に接続されていることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記金属筺体は、第1金属筺体と第2金属筺体に分かれており、前記第1金属筺体は、前記整流回路と前記コモンモードコイルの間で抵抗によって接続され、前記第2金属筺体は、前記接地線端子に接続されていることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記第2金属筺体は、前記接地線端子に接続されていることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記第1金属筺体と前記第2金属筺体がインダクタによって接続されていることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記第1金属筺体と前記第2金属筺体が抵抗によって接続されていることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記整流回路および前記インバータは、ヒートシンクを有し、前記整流回路、前記インバータおよび前記ヒートシンクは、回路基板に搭載され、前記導電板は前記回路基板の前記ヒートシンクの搭載された側とは逆の面側に配置されたことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
- 前記整流回路および前記インバータは、ヒートシンクを有し、前記整流回路、前記インバータおよび前記ヒートシンクは、回路基板に搭載され、前記導電板は、前記回路基板の前記ヒートシンクの搭載された側と同じ面側に配置された第1の導電板と、前記回路基板の前記ヒートシンクの搭載された側とは逆の面側に配置された第2の導電板から構成され、前記第1の導電板と前記第2の導電板は、ビアホールによって接続されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の電力用回路装置。
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